更新时间:2024-09-02 GMT+08:00

JSON类型

JSON数据类型可以用来存储JSON(JavaScript Object Notation)数据。

可以是单独的一个标量,也可以是一个数组,也可以是一个键值对象,其中数组和对象可以统称容器(container):

  1. 标量(scalar):单一的数字、bool、string、null都可以叫做标量。
  2. 数组(array):[]结构,里面存放的元素可以是任意类型的JSON,并且不要求数组内所有元素都是同一类型。
  3. 对象(object):{}结构,存储key:value的键值对,其键只能是用“”包裹起来的字符串,值可以是任意类型的JSON,对于重复的键,按最后一个键值对为准。

GaussDB(DWS)支持使用:json数据类型和jsonb数据类型存储JSON数据。其中:

  • json对输入的字符串进行完整复制,使用时再去解析,所以它会保留输入的空格,重复键以及顺序等。
  • jsonb解析输入后保存的二进制,它在解析时会删除语义无关的细节和重复的键,对键值也会进行排序,使用时不用再次解析。

因此可以发现,两者其实都是JSON,它们接受相同的字符串作为输入。它们实际的主要差别是效率。json数据类型存储输入文本的精确复制,处理函数必须在每个执行上重新解析; 而jsonb数据以分解的二进制格式存储, 这使得它由于添加了转换机制而在输入上稍微慢些,但是在处理上明显更快, 因为不需要重新解析。同时由于jsonb类型存在解析后的格式归一化等操作,同等的语义下只会有一种格式,因此可以更好更强大的支持很多其他额外的操作,比如按照一定的规则进行大小比较等。jsonb也支持索引,这也是一个明显的优势。

输入格式

json和jsonb输入必须是一个符合JSON数据格式的字符串,此字符串用单引号''声明。

null (null-json):仅null,全小写。

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SELECT 'null'::json;   -- suc
SELECT 'NULL'::jsonb;  -- err

数字 (num-json):正负整数、小数、0,支持科学计数法。

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SELECT '1'::json;
SELECT '-1.5'::json;
SELECT '-1.5e-5'::jsonb, '-1.5e+2'::jsonb;
SELECT '001'::json, '+15'::json, 'NaN'::json;  -- 不支持多余的前导0,正数的+号,以及NaN和infinity。

布尔(bool-json):仅true、false,全小写。

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SELECT 'true'::json;
SELECT 'false'::jsonb;  

字符串(str-json):必须是加双引号的字符串。

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SELECT '"a"'::json;
SELECT '"abc"'::jsonb; 

数组(array-json):使用中括号[]包裹,满足数组书写条件。数组内元素类型可以是任意合法的JSON,且不要求类型一致。

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SELECT '[1, 2, "foo", null]'::json;
SELECT '[]'::json;
SELECT '[1, 2, "foo", null, [[]], {}]'::jsonb; 

对象(object-json):使用大括号{}包裹,键必须是满足JSON字符串规则的字符串,值可以是任意合法的JSON。

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SELECT '{}'::json;
SELECT '{"a": 1, "b": {"a": 2,  "b": null}}'::json;
SELECT '{"foo": [true, "bar"], "tags": {"a": 1, "b": null}}'::jsonb; 
  • 'null'::json和null::json是两个不同的概念,类似于字符串str=“”和str=null。
  • 对于数字,当使用科学计数法的时候,jsonb类型会将其展开,而json会精准复制输入。

jsonb高级特性

json和jsonb的主要差异在于存储方式上的不同,jsonb存储的是解析后的二进制,能够体现JSON的层次结构,更便于直接访问等,因此jsonb较json具有很多高级特性。

格式归一化

  • 对于输入的object-json字符串,解析成jsonb二进制后,会天然的丢弃语义上无关紧要的细节,比如空格:
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    SELECT '   [1, " a ", {"a"   :1    }]  '::jsonb;
        jsonb
    ----------------------
    [1, " a ", {"a": 1}]
    (1 row)
    
  • 对于object-json,会删除重复的键值,只保留最后一个出现的,例如:
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    SELECT '{"a" : 1, "a" : 2}'::jsonb;
    jsonb
    ----------
    {"a": 2}
    (1 row)
    
  • 对于object-json,键值会重新进行排序,排序规则:长度长的在后、长度相等则ascii码大的在后,例如:
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    SELECT '{"aa" : 1, "b" : 2, "a" : 3}'::jsonb;
           jsonb
    ---------------------------
    {"a": 3, "b": 2, "aa": 1}
    (1 row)
    

大小比较

由于经过了格式归一化,保证了同一种语义下的jsonb只会有一种存在形式,因此按照指定的规则,可以比较大小。

  1. 首先比较类型:object-jsonb > array-jsonb > bool-jsonb > num-jsonb > str-jsonb > null-jsonb
  2. 同类型则比较内容:
    • str-json类型:依据text比较的方法,使用数据库默认排序规则进行比较,返回值正数代表大于,负数代表小于,0表示相等。
    • num-json类型:数值比较
    • bool-json类型:true > false
    • array-jsonb类型:长度长的 > 长度短的,长度相等则依次比较每个元素。
    • object-jsonb类型:长度长的 > 长度短的,长度相等则依次比较每个键值对,先比较键,再比较值。

object-jsonb类型内比较时使用的是格式整理后的最终结果进行比较,因此相对于直接的输入未必会很直观。

创建索引

行存jsonb类型支持创建btree索引和GIN索引,列存jsonb类型仅支持创建cbtree索引。

如果整个JSONB列使用Btree索引,则能使用的运算符是=、<、<=、>、>=。

示例:创建表test,并插入数据。

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CREATE TABLE test(id bigserial, data JSONB, PRIMARY KEY (id));
INSERT INTO test(data) VALUES('{"name":"Jack", "age":10, "nick_name":["Jacky","baobao"], "phone_list":["1111","2222"]}'::jsonb);
  • 创建Btree索引。
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    CREATE INDEX idx_test_data_age ON test USING btree(((data->>'age')::int));
    
    使用Btree索引查询age>1。
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    SELECT * FROM test WHERE (data->>'age')::int>1;
    
  • 创建GIN索引。
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    CREATE INDEX idx_test_data ON test USING gin (data);
    
    使用GIN索引查询顶层关键词是否存在。
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    SELECT * FROM test WHERE data ? 'id';
    SELECT * FROM test WHERE data ?| array['id','name'];
    
  • 使用GIN索引查询非顶层关键词是否存在。
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    CREATE INDEX idx_test_data_nick_name ON test USING gin((data->'nick_name'));
    SELECT * FROM test WHERE data->'nick_name' ? 'Jacky';
    
  • 使用@>查询JSON中是否包含子json对象。
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    SELECT * FROM test WHERE data @> '{"age":10, "nick_name":["Jacky"]}';
    

包含存在

查询一个JSON之中是否包含某些元素,或者某些元素是否存在于某个JSON中是jsonb的一个重要能力。

  • 简单的标量/原始值只包含相同的值。
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    SELECT '"foo"'::jsonb @> '"foo"'::jsonb;
    
  • 左侧数组包含了右侧字符串。
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    SELECT '[1, "aa", 3]'::jsonb ? 'aa';
    
  • 左侧数组包含了右侧的数组所有元素,顺序、重复不重要。
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    SELECT '[1, 2, 3]'::jsonb @> '[1, 3, 1]'::jsonb;
    
  • 左侧object-json包含了右侧object-json的所有键值。
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    SELECT '{"product": "PostgreSQL", "version": 9.4, "jsonb":true}'::jsonb @> '{"version":9.4}'::jsonb;
    
  • 左侧数组并没有包含右侧的数组所有元素,因为左侧数组的三个元素为1、2、[1,3],右侧的为1、3。
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    SELECT '[1, 2, [1, 3]]'::jsonb @> '[1, 3]'::jsonb; -- false
    
  • 相似的这种也没有包含。
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    SELECT '{"foo": {"bar": "baz"}}'::jsonb @> '{"bar": "baz"}'::jsonb; -- false